天线罩常用的纤维材料有哪些?
发布时间:
2024-10-28
随着现代高科技的发展，天线大量应用于飞机、导弹、航海等领域，天线罩的运用也日趋广泛。
天线罩常用的纤维材料有哪些?
随着现代高科技的发展，天线大量应用于飞机、导弹、航海等领域，天线罩的运用也日趋广泛。天线罩是电磁波的窗口，其作用是保护天线。在结构上能经受自然界中暴风雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射等外部恶劣环境的影响和干扰，从而减少驱动天线运转的功率，提高其工作可靠性，天线全天候工作。天线罩的存在，延长了天线的使用寿命，简化了天线结构，了结构重量。但是，天线罩是天线前面的障碍物，对天线辐射波会产生吸收和反射，改变天线的自由空间能量分布，并在一定程度上影响天线的电气性能。
因此，天线罩的材质要求必须对电磁穿透性非常好，才能保证不影响仪器的通信信号传输。
目前，天线罩用材要综合考虑介电性能、机械强度、弹性模量、热冲击性、耐热性、抗侵蚀性、力学性能、重量、工艺性和经济性等各方面因素。
常用的大型天线罩增强纤维材料有:
(1)玻璃纤维
由于天线罩技术指标要求非常高，玻璃纤维都是需要用特制的。大型天线罩增强纤维材料早使用无碱玻璃纤维(E-glass)，后来又出现高强度玻璃纤维(S-glass)，高模量玻璃纤维(M-glass)和低介电玻璃纤维(D-glass)。真正用于雷达罩的专用玻璃纤维主要是D玻璃纤维、石英纤维和高硅氧玻璃纤维。
(2)芳纶（Kevlar）
芳纶是高度定向的芳香族聚酰胺纤维的统称，具有较低的密度、优越的抗冲击性和比刚度高、比强度高等特性。其介电性能较好，非常适合作为高强度和高性能天线罩的增强材料，在航空上得到广泛应用，一度有取代玻璃纤维的趋势。
(3)聚乙烯纤维
聚乙烯纤维是密度小，介电性能优良的一种增强纤维。模量聚乙烯纤维(UHMWPE)，如Dyneema和Spectra系列，强度高、不吸水抗冲击，在X波段至mm波段范围内，具有优良的介电性能，与树脂浸润性好，复合材料的防弹性和力学性能在高温下保持稳定，是一种很有前途的高性能雷达罩增强材料。常与其他纤维混合形成透波混杂复合材料使用。例如Spectra/玻璃纤维(25/75)复合材料的介电常数为2.9; Spectra/石英混杂体系能够获得优良的电/机械性能。国外大型天线罩大多已采用此种纤维。
芳纶、聚乙烯纤维与玻璃纤维相比，尽管石英玻璃介电常数和介电损耗角正切较小，但耐热性差、拉伸强度低，价格昂贵，一直很少用于民用产品。而芳纶和聚乙烯纤维密度小，对薄壁天线罩来说，其复合材料在同样刚度下所需的厚度较玻璃纤维薄，因此透过率等电气性能也优于相似结构的玻璃纤维雷达罩。另外，芳纶、聚乙烯纤维模量大、介电常数小、介电损耗低。
对于聚乙烯纤维，其耐热性差，熔点较低，在140-160℃之间。强度和模量受温度变化影响较大，小于100℃时，聚乙烯纤维的强度高于芳纶，大于100℃时则低于芳纶，耐恒定张力负荷的能力也随温度接近100℃而迅速下降。因此，聚乙烯纤维不适用于90-100℃且长时间施加较大负荷的情况。芳纶纤维熔点则在340℃以上，更适用于耐高温天线罩材料。在纤维与树脂基体黏结性方面，聚乙烯纤维比芳纶纤维的界面黏接性能也更差。
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